일본은있고우린없는것고에너지물리학연구소실험할데없어,외국가는나라
J-PARC이다. J-PARC 이름은많이들어봤으나,개인적으로 내용을 잘 몰랐다. 그래서이글을 쓰기위해자료를 찾아보다가 J-PARC의 물리실험에참여하고 있는 한국 물리학자 몇 사람 이름을 알았다.특히김수봉전서울대물리학과 교수(성균관대기초과학연구소 수석연구원)가 J-PARC의 실험하나에참여하고 있었다. 김수봉교수는한국의대표적인 중성미자 실험 연구자다. 세계적으로 인정받는다. 그래서김교수와통화를 하고, J-PARC와 그가참여하고있는실험에관해물었다.
J-PARC는 KEK와 일본원자력연구소(JAERI)가 공동으로 설립키로 하고, 2001년 첫 삽을 떴다. J-PARC가 자랑하는 장비는 양성자가속기다. 양성자는원자핵안에들어있는 입자이고, J-PARC에는세개의입자가속기가 있어, 양성자 빔을 만들고, 이빔을가속시키고,더빨리가속시킨다.그런다음양성자 빔을 표적에 충돌시킨다. 그러면중성자와 중성미자 다발을 만들어낸다. 여기에서나오는 중성자에관심을 가진쪽은 일본원자력연구소다. 이들은 원자로에서핵분열이일어날 때중성자가 무슨일을하는지더정확히알고싶어하고,그래서중성자가 필요하다. 일본원자력연구소가 J-PARC 설립에참여한건이때문이라고한다.
그러면 양성자가속기에서나오는 또 하나의산물인중성미자 다발을 갖고 J-PARC는 뭘 하는가?상을 받았다. 공적은중성미자 진동 확인이다. 질량이없는입자인줄알았던중성미자가질량을가진다는걸이실험을통해확인하였다.
J-PARC는 슈퍼-가미오칸데로 보내는 중성미자말고, 이보다좀낮은에너지를가진중성미자빔도만들어낸다. 김수봉교수는이중성미자 다발을갖고하는 실험(JBNS^2)에 참여하고 있다. 그는 지난달,임기4년의이실험 공동대표(Co-spokesperson)로 선임됐다. JBNS^2 실험은 ‘비활성중성미자’ (Sterile Neutrino)라는 입자가 존재하는지를 확인하는게목표다.비활성중성미자가“있다” “없다” 하는 혼란스런 실험결과들이여러실험에서나왔는데, 보다 우수한 검출기를 만들어이논란을 종결지으려 한다. 비활성중성미자의 존재가 확인되면,우주의또 다른 미지의물질인암흑물질의정체를규명하는길이열릴것으로기대된다.
김수봉 교수가 일본에 가서 실험을 하는 이유는 비활성중성미자의존재확인을 위해 필요한, 중성자 소스를 만들어내는 곳이 한국에는 없기 때문이다. 그는 3년 전 J-PARC의 JBNS^2실험에 참여하기로 결정했다고 했다. 이전에는 전남 영광의한빛원전인근의지하에서‘르노 실험’(Reactor Experiment for Neutrino Oscillations, 줄여서RENO)을 한바 있다. 중성미자의질량을알아내기위해필요한 측정(중성미자의세번째변환상수측
김교수에따르면 J-PARC의 실험에는기존르노그룹을 더보강해서대거 참여했다. J-PARC의 이실험은큰규모는아니나,어쨌든전체그룹50명중에서한국그룹이규모 25명이상으로일본그룹보다더크다.성균관대학의유인태,카르스텐로트교수를포함해10개대학교수가참여하고있다.
J-PARC에는 다른물리실험이있고,이곳에는한국의다른물리학자가참여하고있다.김수봉교수에따르면안정근고려대교수가 고토(KOTO)실험을 하고있다.안정근교수는핵물리학자이며,일본최초의양성자가속기KEK-PS프로그램에서공부한바있다.고토실험은케이온이라는입자의희귀붕괴현상을관측해서새로운물리학을찾는게목적이라고한다.
한국 고에너지 물리학자들이 일본(KEK나J-PARC), 스위스 제네바(CERN, 유럽입자물리연구소), 미국(시카고 외곽의국립페르미가속기연구소등), 독일(함부르크소재DESY연구소 등)에가는건한국에는고에너지물리실험을할곳이없기때문이다. 고에너지물리를 하기에부합하는 높은 에너지준위의입자가속기가한반도에는없다.한국의대전,포항,경주에있는가속기들은고에너지물리학을하는도구가아니다.중에너지나저에너지물리를하는장비다. 그렇기에예나지금이나 고에너지물리학자는해외의실험시설만바라보고있다.
최근한국의고에너지물리학(입자,핵물리학,천체물리학)연구자들을만나보면뭔가요구하는게있다.고에너지물리학연구소가필요하다고한다.그게아니면고에너지물리연구센터라도세워달라고한다.현재IBS(기초과학연구원)가 대전에만들고있는중이온가속기시설부지에공간을일부줬으면좋겠다고말한다.한국의입자-핵-천체물리학의현주소는노벨상을기대할수있는여건과는천지차이다. 그길로 가기는 가야하는데, 첫걸음으로일단 사무실한동을희망하고있다.간절하게들린다.
또다른움직임이있다.중성미자천문학시설을만들자는계획이다.물리학자천문학자수십여명이달라붙어프로젝트를만들고있다.이프로젝트는KNO(Korea Neutrino Observatory)라는이름을갖고있다.중성미자는핫한분야이고,최근노벨상은천체물리학분야에서연달아나오고있으니주목받을만한연구가아닐수없다. KNO는일본J-PARC가만드는중성미자빔을한반도남쪽대구인근에서받아볼수있다는아이디어에기반한다.고에너지물리센터는얼마안드는구상이고, KNO프로젝트는성사되는데5000억원정도가예상된다.사이언스는갈수록커지고있다.한국도인류의지식창출에기여하고,또그를통해노벨상수상도희망한다면,물리학커뮤니티의간절한두가지소망이빛을볼수있도록성원했으면한다.